专题三 第 12 讲
1．某小组为研究电化学原理，设计图示装置，下列叙述不正确的是( )
A．a 和 b 不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a 和 b 用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋＋2e－===Cu
C．无论 a 和 b 是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D．a 和 b 分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动
解析：D [a 和 b 不连接时，铁与 CuSO4 溶液发生反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，A 项正
确；a 和 b 用导线连接时，组成了原电池，Fe 作负极，Cu 作正极，铜片上发生还原反应：Cu2
＋＋2e－===Cu，铁片上发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，B 项正确；通过以上分析可知，无
论 a 和 b 是否连接，均发生反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，故溶液均从蓝色(Cu2＋的颜色)逐渐
变成浅绿色(Fe2＋的颜色)，C 项正确；a 和 b 分别连接直流电源正、负极时，构成电解池，铜
片作阳极，铁片作阴极，Cu2＋应向阴极(铁电极)移动，D 项错误。]
2．用如图所示装置除去含 CN－、Cl－废水中的 CN－时，控制溶液 pH 为 9～10，阳极产
生的 ClO－将 CN－氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是( )
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去 CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
解析：D [若铁作阳极，则铁失电子生成 Fe2＋，则 CN－无法除去，故铁只能作阴极，A
项正确；Cl－要生成 ClO－，Cl 的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液为碱性
条件，故 B 项正确；阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，碱性条件下，H2O 提供阳
离子 H＋，故 C 项正确；由于溶液是碱性条件，故除去 CN－发生的反应为 2CN－＋5ClO－＋
H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D 项错误。]
3．1807 年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔融) =====通电
1 100 ℃ O2↑＋4Na＋
2H2O；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：3Fe＋4NaOH===Fe 3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是( )
A．戴维法制钠，阳极的电极反应式为：Na＋＋e－===Na↑
B．盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的金属性比钠的强
C．若用戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，两方法转移电子总数相等
D．还可以用电解熔融氯化钠法制钠
解析：D [A.戴维法制钠，阴极的电极反应式为：Na＋＋e－===Na↑，阳极上 OH－失去
电子，发生氧化反应，电极反应式为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A 错误；B.金属性 Na 强于
Fe。盖·吕萨克法制钠原理是根据钠的沸点较低、易从反应混合物中分离出来，从而使化学平
衡向正向移动，B 错误；C.根据反应方程式可知用戴维法制取金属钠，反应每产生 4 mol Na
转移电子的物质的量是 4 mol，而用盖·吕萨克法制得 4 mol 的钠，转移电子的物质的量是 8 mol，
因此制取等量的金属钠，转移电子的物质的量不相等，C 错误；D.由于 NaCl 是离子化合物，
NaCl 在自然界含量丰富，因此在工业上可用电解熔融氯化钠的方法制金属钠，D 正确。]
4．臭氧是常见的强氧化剂，广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多，其中高压放电
法和电解纯水法原理如图所示，下列有关说法不正确的是( )
A．高压放电法，反应的原理为 3O2 =====放电
2O3
B．高压放电出来的空气中，除含臭氧外还含有氮的氧化物
C．电解纯水时，电极 b 周围发生的电极反应有 6OH－－6e－===O3↑＋3H2O 和 4OH－－4e
－===O2↑＋2H2O
D．电解水时，H＋由电极 a 经聚合电解质薄膜流向电极 b
解析：D [A.由高压放电法原理图可知，氧气在放电的条件下生成臭氧，高压放电法反
应的原理为：3O2 =====放电
2O3，A 正确；B.空气中含有氮气与氧气，在高压放电条件下可以反
应生成 NO 等，B 正确；C.由电解纯水法原理图可知，b 电极发生氧化反应，生成氧气、臭氧，
同时有氢离子生成，电极 b 周围发生的电极反应有：3H2O－6e－===O3＋6H＋或 6OH－－6e－
===O3↑＋3H2O；2H2O－4e－===O2＋4H＋或 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，C 正确；D.a 电极
生成氢气，H＋在 a 电极放电，H＋由电极 b 经聚合固体电解质膜流向电极 a，D 错误。]
5．苯酚具有微弱的酸性，可利用电场促使 C6H5O－定向移动、脱离废水，并富集回收。
电渗析装置示意图如下。下列说法不正确的是( )A．苯酚的电离方程式为：
B．A、B 分别为离子交换膜，其中 A 是阴离子交换膜
C．电解过程中，阳极室的 pH 增大
D．当通过线路中的电子数目为 0.1 NA 时，有含 0.1mol C6H5O－的废水被处理
解析：C [A.苯酚具有微弱的酸性，电离方程式为： ，A 正确；
B.在电场中，阴离子向阳极移动，因此离子交换膜 A 需要能够使 C6H5O－通过，是阴离子交换
膜，B 正确；C.电解过程中，阳极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子在阳极失去电子，使得
阳极室的氢离子浓度增大，溶液的 pH 减小，C 错误；D.当通过线路中的电子数目为 0.1 NA，
即 0.1 mol 时，阳极室生成 0.1 mol 氢离子，有 0.1mol C6H5O－移向阳极室，D 正确。]
6．利用食盐水制取 ClO2 的工业流程如图所示，装置①中的反应：NaCl＋3H2O =====电解
NaClO3＋3H2↑，装置②中的反应：2NaClO3＋4HCl =====电解
2ClO2＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O。下
列关于该流程说法不正确的是( )
A．该流程中 Cl2、NaCl 都可以循环利用
B．装置①中 H2 是阴极产物
C．装置②发生的反应中，Cl2 是氧化产物，NaCl 是还原产物
D．为了使 H2 完全转化为 HCl，需要向装置③中补充 Cl2
解析：C [A.电解食盐水得到氢气、氯气和氢氧化钠溶液，氢气和氯气反应生成氯化氢得
到浓盐酸，制得 NaClO3 和浓盐酸加热反应生成 ClO2,2NaClO3＋4HCl(浓)===2ClO2↑＋Cl2↑＋
2H2O＋2NaCl，该流程中 Cl2、NaCl 都可以循环利用，A 正确；B.装置①是电解食盐水，溶液中氢离子在阴极得到电子生成氢气，是阴极产物，B 正确；C.电解食盐水得到氯酸钠(NaClO3)
和 H2，NaClO3 和盐酸发生歧化反应，生成 NaCl、2ClO2、Cl2、H2O，化学方程式为：2NaClO3
＋4HCl===2NaCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O，氯气是氧化产物，氯化钠中氯元素化合价不变，
是盐酸中氯元素生成，C 错误；D.电解饱和食盐水生成的氢气，为了使 H2 完全转化为 HCl，
需要向装置③中补充 Cl2，D 正确。]
7．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电
池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是( )
A．HS－在硫氧化菌作用下转化为 SO 2－4 的反应为：HS－＋4H2O－8e－===SO2－4 ＋9H＋
B．电子从 a 流出，经外电路流向 b
C．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不变
D．若该电池电路中有 0.4 mol 电子发生转移，则有 0.4 mol H＋通过质子交换膜
解析：C [A 项，图中，硫氧化菌将 HS－转化为 SO2－4 ，硫元素失电子从－2 价升至＋6
价(电极 a 为负极)，所需氧原子由水提供，电极反应式为 HS－＋4H2O－8e－===SO2－4 ＋9H＋，A
正确；B 项，图中，O2 在电极 b(正极)上得电子，电极反应为 O2＋4e－＋4H＋===2H2O。故电
子从 a 流出，经外电路流向 b，B 正确；C 项，反应物直接燃烧，其能量利用率比形成原电池
时小，C 错误；D 项，从正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O 较易分析，电路中有 0.4 mol 电子
转移，则有 0.4 mol H＋通过质子交换膜，才能使正极溶液呈电中性，D 正确。]
8．微生物燃料电池的一种重要应用就是废水处理中实现碳氮联合转化为 CO2 和 N2，如图
所示，1、2 为厌氧微生物电极，3 为阳离子交换膜，4 为好氧微生物反应器。下列有关叙述错
误的是( )
A．协同转化总方程式：4CH3COONH4＋11O2===8CO2＋2N2＋14H2O
B．电极 1 的电势比电极 2 上的低
C．温度越高，装置的转化效率越高
D．正极的电极反应：2NO－3 ＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O解析：C [图示分析可知微生物燃料电池中氢离子移向电极 2，说明电极 1 为原电池的负
极，根据图示电极 2 为 NO －3 得电子被还原成 N2 ，其电极反应式为 2NO－3 ＋10e －＋12H ＋
===N2↑＋6H2O，CH3COO－在原电池负极失电子生成二氧化碳气体，发生氧化反应，环境为
酸性介质，则电极 1 的电极反应式为 CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2＋7H＋，NH ＋4 在好氧微
生物反应器中转化为 NO－3 ，NH＋4 ＋2O2===NO－3 ＋2H＋＋H2O，根据上述分析可知，A.结合 A、
B 极反应式可知，总反应为 CH3COONH4 被氧气氧化转化为 CO2 和 N2 的过程，其化学方程式
为：4CH3COONH4＋11O2===8CO2＋2N2＋14H2O，A 项正确；B.微生物燃料电池中氢离子移
向电极 2，说明电极 1 为原电池的负极，即电极 1 的电势比电极 2 上的低，B 项正确；C.微生
物存活需要最适温度，不是温度越高活性越好，C 项错误；D.电极 2 为正极，NO －3 得电子被
还原成 N2，其电极反应式为 2NO－3 ＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，D 项正确。]
9．锂硫电池是一种新型储能电池，放电时的总反应为 2Li＋xS===Li2Sx。以该电池为电源
制备甲烷的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．b 为锂硫电池的负极
B．锂硫电池的正极反应式为 Li－e－===Li＋
C．阳极反应式为 CO＋3CO2－3 ＋2H2O－2e－===4HCO－3
D．该装置工作时溶液中的 c(CO2－3 )增大
解析：C [与 b 相连的电极上为 CO 转化为 CO2，碳元素化合价升高，发生氧化反应，为
电解池的阳极，故 b 为锂硫电池的正极，A 错误；原电池正极发生得电子的还原反应，锂硫电
池的负极反应式为 Li－e－===Li＋，B 错误；阳极发生失电子的氧化反应，由图可知阳极反应
式为 CO＋3CO2－3 ＋2H2O－2e－===4HCO－3 ，C 正确；根据阳极反应，CO 2－3 参与反应转化为
HCO－3 ，故溶液中的 c(CO2－3 )减小，D 错误。]
10．下图是 CO2 电催化还原为 CH4 的工作原理示意图。下列说法不正确的是( )A．该过程是电能转化为化学能的过程
B．一段时间后，①池中 n(KHCO3)不变
C．一段时间后，②池中溶液的 pH 一定下降
D．铜电极的电极反应式为 9CO2＋6H2O＋8e－===CH4＋8HCO－3
解析：B [该装置为电解池，CO2 电催化还原为 CH4 的过程中电能转化为化学能，A 正
确；CO2 在铜电极上被还原为 CH4，则铜电极为阴极，电极反应式为 9CO2＋6H2O＋8e－===CH4
＋8HCO－3 ，故①池中 n(KHCO3)增大，B 错误，D 正确；铂电极为阳极，电极反应式为 2H2O－
4e－===4H＋＋O2↑，随着反应的进行，溶液中 c(H＋)增大，则溶液中 pH 减小，C 正确。]
11．一种锂铜可充电电池，工作原理如图。在该电池中，非水系电解液和水系电解液被
锂离子固体电解质陶瓷片(LISICON)隔开。下列说法不正确的是( )
A．陶瓷片允许 Li＋通过，不允许水分子通过
B．放电时，N 为电池的正极
C．充电时，阴极反应式为 Li＋＋e－===Li
D．充电时，接线柱 A 应与外接电源的正极相连
解析：D [Li 是一种非常活泼的金属，遇水发生反应，故隔开电解液的陶瓷片允许 Li＋
通过但不允许水分子通过，A 正确；由金属活动性顺序知放电时 Li 作负极，Cu 作正极，B 正
确；充电时阴极发生得电子的还原反应，即 Li＋＋e－===Li，C 正确；放电时原电池的负极即
为充电时的阴极，故接线柱 A 应与外接电源的负极相连，D 错误。]
12．完成下列各题
(1)SO2 在一定条件下可与氧气构成原电池。如图是利用该电池在铁表面镀铜的装置示意图。
①写出该电池的负极反应：____________________________________________；
②当甲中消耗 2.24 L O2(标准状况)时，乙中________(填“a”或“b”)质量增加________g。
(2)工业上用 Li2CO3 粗品制备高纯 Li2CO3 可采用如下方法：将 Li2CO3 溶于盐酸，加入如图所示的电解槽，电解后向 LiOH 溶液中加入稍过量的
NH4HCO3 溶液，过滤、烘干得到高纯 Li2CO3。
①电解槽中阳极的电极反应式是________________________________________。
② 向 LiOH 溶 液 中 加 入 稍 过 量 的 NH4HCO3 溶 液 时 ， 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)纳米级氧化亚铜(Cu2O)常作催化剂。工业上可用电解法制备，装置如图所示。
①a 极名称是________；阳极的反应式为__________________________________。
②若电解过程中有 1 mol 离子通过交换膜，则制备 Cu2O 的质量为________g。
(4)硫氧化物和氮氧化物是常见的大气污染物，利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸
收 SO2，并用阴极排出的溶液吸收 NO2。
①电极 A 的电极反应式为______________________________________________。
②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收 NO2，使其转化为无害气体，同时有 SO 2－3 生成。
该反应离子方程式为__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)①负极是 SO2 失电子生成 SO2－4 ，负极反应式是 SO2－2e－＋2H2O===4H＋＋SO2－4 ；
②乙是在铁表面镀铜的装置，a 与电源负极相连，a 是阴极，阴极反应式是 Cu2＋＋2e－===Cu；
b 是阳极，阳极反应式是 Cu－2e－===Cu2＋；所以乙中 a 极质量增加，当甲中消耗 2.24 L O2(标
准状况)时，转移 0.4 mol 电子，根据 Cu2＋＋2e－===Cu，a 极生成 0.2 mol 铜，其质量是 12.8
g。(2)①电解槽中，阳极是惰性电极 A，Cl－在阳极放电生成 Cl2，则阳极的电极反应式是 2Cl－
－2e －===Cl2↑。②向 LiOH 溶液中加入稍过量的 NH 4HCO3 溶液时，反应生成 Li2CO3 和
(NH4)2CO3，化学方程式为 2NH4HCO3＋2LiOH===Li2CO3↓＋(NH4)2CO3＋2H2O。
(3)①由题意知，铜被氧化生成纳米级 Cu2O，则铜电极为阳极，b 为电源正极，a 为电源
负极；阳极的反应式为 2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O。
②由阳极的电极反应式可知，电路中通过 2 mol 电子时，有 2 mol 离子通过离子交换膜，
可以生成 1 mol Cu2O，故电解过程中有 1 mol 离子通过交换膜时，可以制备 0.5 mol Cu2O，其
质量为 72 g。
(4)①由图可知，HSO－3 在电极 B 上被还原生成 S2O2－4 ，则电极 B 为阴极，电极 A 为阳极，
阳极上 SO2 被氧化生成 H2SO4，电极反应式为 SO2＋2H2O－2e－===SO2－4 ＋4H＋。②电极 B 为
阴极，电极反应式为 2HSO－3 ＋2e－===S2O2－4 ＋2OH－；阴极排出液中含有 S2O2－4 、OH－，在碱
性条件下，用阴极排出的溶液吸收 NO2，使其转化为无害气体，同时有 SO 2－3 生成，则该气体
为 N2，结合得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒写出离子方程式：4S2O2－4 ＋2NO2＋8OH－
===8SO2－3 ＋N2＋4H2O。
答案：(1)①SO2－2e－＋2H2O===4H＋＋SO2－4 ②a 12.8
(2)①2Cl－－2e－===Cl2↑
②2NH4HCO3＋2LiOH===Li2CO3↓＋(NH4)2CO3＋2H2O
(3)①负极 2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O ②72
(4)①SO2＋2H2O－2e－===SO2－4 ＋4H＋
②4S2O2－4 ＋2NO2＋8OH－===8SO2－3 ＋N2＋4H2O
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